Estudi experimental i numèric d’un sistema de refredament híbrid de jet impactant i microcanals a escala micromètrica

Author

Riera Curt, Sara

Director

Barrau, Jérôme

Rosell Urrutia, Joan Ignasi

Date of defense

2015-12-21

Pages

79 p.



Department/Institute

Universitat de Lleida. Departament de Medi Ambient i Ciències del Sòl

Abstract

En aquesta tesi s’avalua un sistema híbrid de jet impactant/ microcanals, a escala micromètrica. S’inclou el procediment de dimensionament i la construcció del dissipador mitjançant el procés de microfabricació. Amb proves experimentals que permeten el càlcul de paràmetres com el coeficient de resistència tèrmica i la desviació estàndard de la temperatura, s’avalua el comportament del sistema en comparació amb d’altres de similars a escala mil•limètrica. Paral•lelament es desenvolupa i valida un model numèric per simular el comportament del dispositiu. El model permet analitzar l’efecte de la velocitat del fluid refrigerant així com l’impacte del material d’interfície tèrmica (TIM). També s’estudia l’efecte de la geometria del jet utilitzant el quocient entre l’amplitud de l’entrada del fluid i la distància entre aquesta i el punt d’impacte (z/b). La resistència tèrmica, la uniformitat de temperatura i les pèrdues de pressió s’analitzen en funció d’aquest paràmetre z/b. Finalment, per estudiar l’adaptació del dissipador a fluxos de calor bidimensionals s’avalua un disseny de matriu d’agulles, comparant-lo amb el dissipador de microcanals.


En esta tesis se evalúa un sistema híbrido de jet impactante/microcanales, a escala micrométrica. Se incluye el procedimiento de dimensionamiento y la construcción del disipador mediante el proceso de microfabricación. Con pruebas experimentales que permiten el cálculo de parámetros como el coeficiente de resistencia térmica y la desviación estándar de la temperatura se evalúa el comportamiento del sistema en comparación con otros de similares a escala milimétrica. Paralelamente se desarrolla y valida un modelo numérico para simular el comportamiento del dispositivo. El modelo permite analizar el efecto de la velocidad del fluido refrigerante así como el impacto del material de interfaz térmica (TIM). También se estudia el efecto de la geometría del jet utilizando el cociente entre la amplitud de la entrada del fluido y la distancia entre ésta y el punto de impacto (z/b). La resistencia térmica, la uniformidad de temperatura y las pérdidas de presión se analizan en función de este parámetro z/b. Finalmente, para estudiar la adaptación del disipador a flujos de calor bidimensionales se evalúa un diseño de matriz de agujas, comparándolo con el disipador de microcanales.


This thesis evaluates a hybrid microchannels/jet impingement system, in a micrometer scale. The work includes the dimensioning process and the heat sink development using a microfabrication process. With the experimental tests that allow to calculate parameters like the thermal resistance coefficient and the temperature standard deviation, the system behaviour is evaluated in comparison to similar ones in a millimeter scale. In parallel a numeric model is developed and validated in order to simulate the behaviour of the device. The model makes possible to analyse the effect of the cooling fluid velocity as well as the impact of the thermal interface material (TIM). In addition the effect of the jet geometry is studied using the nozzle to plate spacing (z/b) . The thermal resistance, temperature uniformity and pressure drop are analysed in function of this z/b parameter. Finally, a pin fins design is evaluated comparing it with the microchannels heat sink, in order to study the adjustment of the heat sink to bidimensional heat fluxes.

Keywords

Dissipador de calor; Microcanals; Jet impactant; Disipador de calor; Microcanales; Jet impactante; Heat sink; Microchannels; Jet impingement; Temperature uniformity

Subjects

504 - Threats to the environment

Knowledge Area

Tecnologies del medi ambient

Documents

Tsrc1de1.pdf

21.53Mb

 

Rights

ADVERTIMENT. L'accés als continguts d'aquesta tesi doctoral i la seva utilització ha de respectar els drets de la persona autora. Pot ser utilitzada per a consulta o estudi personal, així com en activitats o materials d'investigació i docència en els termes establerts a l'art. 32 del Text Refós de la Llei de Propietat Intel·lectual (RDL 1/1996). Per altres utilitzacions es requereix l'autorització prèvia i expressa de la persona autora. En qualsevol cas, en la utilització dels seus continguts caldrà indicar de forma clara el nom i cognoms de la persona autora i el títol de la tesi doctoral. No s'autoritza la seva reproducció o altres formes d'explotació efectuades amb finalitats de lucre ni la seva comunicació pública des d'un lloc aliè al servei TDX. Tampoc s'autoritza la presentació del seu contingut en una finestra o marc aliè a TDX (framing). Aquesta reserva de drets afecta tant als continguts de la tesi com als seus resums i índexs.

This item appears in the following Collection(s)